Надувная космическая среда обитания

Структура, способная поддерживать жизнь, объем которой можно увеличить в космическом пространстве.

Концепция надувной станции «Тороид» во время испытаний (НАСА, 1961 г.)

Предложение по надувной лунной среде обитания (НАСА, 1989 г.)

Надувные или расширяемые среды обитания представляют собой герметичные палаточные конструкции, способные поддерживать жизнь в космическом пространстве, внутренний объем которых увеличивается после запуска. Их часто предлагалось использовать в космических целях, чтобы обеспечить больший объем жизненного пространства для данной массы.

Первый официальный проект и производство надувной космической среды обитания был осуществлен в 1961 году, когда компания Goodyear разработала конструкцию космической станции (хотя эта конструкция никогда не летала). ^[1] В предложении, опубликованном в 1989 году подразделением человеческих систем Космического центра Джонсона, очерчивался сферический лунный аванпост диаметром 16 метров (52 фута) , который был частично похоронен в поверхности Луны .

Надувной модуль под названием TransHab ( чемодан Trans Habitation ) был предложен для Международной космической станции ^[2] , а позже частная компания Bigelow Aerospace возродила эту конструкцию для использования в ряде потенциальных гражданских и коммерческих приложений. ^{[3] [4]}

Строительство

Строительство надувной космической среды обитания определяется целями ее проектирования. Однако распространенные элементы включают в себя переплетенные слои очень прочных материалов, таких как кевлар и майлар, вокруг гибкой воздушной камеры , которая используется для удержания атмосферы . Форма модуля поддерживается за счет разницы давлений между внутренней атмосферой и внешним вакуумом . Надувные модули Bigelow Aerospace имеют внутренний сердечник, обеспечивающий структурную поддержку во время запуска на орбиту .

Художественная визуализация надувного модуля TransHab, пришвартованного к МКС.

Расширяемый модуль Бигелоу ( BEAM), прикрепленный к МКС, надувается 28 мая 2016 г.

Текущие исследования

В настоящее время основные направления исследований проводятся компаниями Sierra Space и NASA . НАСА в настоящее время изучает надувные лунные базы с планетарной поверхностью и шлюзовой установкой ^[5] , которая находится на ранней стадии прототипа, и имеет концептуальные предложения по использованию расширяемых космических структур в окололунных и межпланетных пилотируемых исследовательских космических кораблях. ^[6]

Опытно-конструкторские работы Bigelow Aerospace

С момента своего основания в 1998 году до закрытия в 2020 году Bigelow Aerospace проводила новаторские исследования и разработки в координации с НАСА в области надувных космических сред обитания. В 2021 году была основана компания Sierra Space , которая продолжила разработку надувных космических сред обитания в партнерстве с НАСА.

Bigelow — расширяемый модуль активности

Расширяемый модуль активности Бигелоу (BEAM) — экспериментальный расширяемый модуль космической станции , разработанный ныне несуществующей компанией Bigelow Aerospace по контракту с НАСА для испытаний в качестве временного модуля на Международной космической станции (МКС) с 2016 по 2020 год. прибыл на МКС 10 апреля 2016 года, ^[7] был пришвартован к станции 16 апреля, расширен и опрессован 28 мая 2016 года.

Бигелоу — коммерческая космическая станция

Коммерческая космическая станция нового поколения «Бигелоу» , состоящая из двух типов расширяемых модулей космического обитания, была анонсирована в середине 2010 года. ^[8] Первоначальное строительство станции было объявлено на 2014/2015 год и должно было состоять из двух модулей Sundancer и одного модуля B330 . ^[9] Бигелоу публично продемонстрировал проектные конфигурации космической станции с девятью модулями B330, содержащими 100 000 куб футов (2800 м ³ ) жилого пространства. ^[10] В 2011 году B330 находился на окончательной стадии проектирования, и строительство уже началось. Бигелоу начал публично называть первоначальную конфигурацию — два модуля Sundancer и один модуль B330 — «космическим комплексом Альфа» в октябре 2010 года. ^[11]

В марте 2020 года Bigelow уволила всех 88 своих сотрудников. По состоянию на январь 2024 года ^{[обновлять]}компания остается бездействующей и в настоящее время считается несуществующей. ^{[12] [13]} В апреле 2021 года была основана компания Sierra Space , которая продолжила разработку надувных космических сред обитания, как это делала ранее ее предшественница Bigelow Aerospace .

Многоцелевой корабль НАСА для космических исследований

В начале 2011 года НАСА выдвинуло концептуальное предложение по пилотируемому космическому транспортному средству длительного действия, которое включает в себя космическую среду обитания с искусственной гравитацией, предназначенную для улучшения здоровья экипажа численностью до шести человек в миссиях продолжительностью до двух лет. Центрифуга с торическим кольцом частичной перегрузки , получившая название «Многоцелевой аппарат для космических исследований» (MMSEV), будет использовать как стандартную металлическую раму, так и надувные конструкции космического корабля и будет обеспечивать перегрузку от 0,11 до 0,69 G (1,0791–6,7689 м/с ² или 3,540–22,208 фут/с ² ). ^{[6] [14]}

С MMSEV связана демонстрационная версия центрифуги МКС , предложенная в 2011 году в качестве демонстрационного проекта в рамках подготовки к окончательному проектированию космической среды обитания более крупной торовой центрифуги для многоцелевого космического исследовательского корабля. Конструкция будет иметь внешний диаметр 30 футов (9,1 м) с внутренним диаметром поперечного сечения кольца 30 дюймов (760 мм) и обеспечивать перегрузку от 0,08 до 0,51 G (0,7848–5,0031 м/с ² или 2,575–16,414 футов/с). ² ). Эта испытательная и оценочная центрифуга может стать спальным модулем для экипажа МКС. ^[6]

Sierra Space- LIFE Habitat

Прототип среды обитания Большой надувной тканевой среды (LIFE) компании Sierra Space внутри высокого отсека технологического комплекса космической станции , 19 апреля 2021 года.

LIFE (Большая интегрированная гибкая среда или Большая надувная тканевая среда) — это надувная космическая среда обитания, разрабатываемая в настоящее время компанией Sierra Space . ^{[15] [16]} Предлагаемая коммерческая космическая станция «Орбитальный риф» включает в себя несколько сред обитания LIFE.

Лунная поверхность обитания

Лунная поверхность обитания

Lunar Surface Habitat — надувная среда обитания, предложенная НАСА для программы Артемида .

Преимущества

• При прочих равных условиях аэродинамическая нагрузка, которой подвергается любое транспортное средство при движении через атмосферу, увеличивается пропорционально квадрату его диаметра. Следовательно, диаметр ракеты-носителя должен быть минимальным, чтобы обеспечить достаточно безопасный и экономичный подъем через нижние слои атмосферы. Напротив, транспортное средство, предназначенное для передвижения в вакууме, может быть спроектировано без учета аэродинамики. Поскольку диаметр среды обитания не ограничивается строго диаметром стартового (и, при желании, возвращаемого) аппарата(ов), надувные лодки могут иметь больший объем жилого пространства при заданной массе.
• Некоторые конструкции обеспечивают более высокую устойчивость к космическому мусору . Например, B330 обеспечивает баллистическую защиту, превосходящую традиционные конструкции алюминиевого корпуса. ^[17]
• Некоторые конструкции обеспечивают более высокий уровень защиты от радиации. Например, B330 обеспечивает радиационную защиту, эквивалентную или лучшую, чем Международная космическая станция , «и существенно снижает опасное воздействие вторичной радиации ». ^[17]

Опыт полетов

В 1965 году в миссии «Восход-2» для первого в истории выхода в открытый космос использовался надувной шлюзовой шлюз .

По состоянию на 2019 год единственными разработками, которые летали в космосе, были Genesis I , Genesis II и расширяемый модуль активности Bigelow от Bigelow Aerospace .

Смотрите также

• Планетарная поверхность
• Суровые миссии человека на Марс
• Колонизация Луны
• Категория:Среда обитания человека
• Человеческий форпост (искусственно созданная контролируемая среда обитания человека)
• Эксперимент с надувной антенной

Рекомендации

1. «GPN-2003-00106 - Концепция надувной станции» . Архивировано из оригинала 6 февраля 2012 г.
2. Ким Дисмукес (куратор) (27 июня 2003 г.). «Концепция ТрансХаба». НАСА.gov . Архивировано из оригинала 27 июня 2006 г. Проверено 10 июня 2007 г.
3. Космические каникулы не за горами, статья New Scientist (4 сентября 2004 г.)
4. [1], статья BBC (23 июля 2010 г.)
5. «НАСА - Кемпинг на Луне будет незабываемым опытом» . Архивировано из оригинала 22 декабря 2018 г. Проверено 7 января 2008 г.
6. NAUTILUS - X: Многоцелевой корабль для космических исследований. Архивировано 4 марта 2011 г. в Wayback Machine , Марк Л. Холдерман, Коллоквиум «Будущее в космических операциях (FISO) , 26 января 2011 г., по состоянию на 31 января 2011 г.».
7. Перлман, Роберт (10 апреля 2016 г.). «SpaceX Dragon прибывает на космическую станцию ​​и доставляет прототип надувной комнаты» . Space.com . Проверено 11 апреля 2016 г.
8. Bigelow Aerospace — Коммерческие космические станции нового поколения: строительство орбитального комплекса. Архивировано 10 июля 2010 г. в Wayback Machine , Bigelow Aerospace, по состоянию на 15 июля 2010 г.
9. Bigelow Marketing Inflatable Space Stations ^{[ постоянная мертвая ссылка ]} , Aviation Week , 6 мая 2010 г., по состоянию на 30 октября 2010 г.
10. Bigelow Aerospace демонстрирует большую и более плохую космическую недвижимость, Popular Mechanics , 28 октября 2010 г., по состоянию на 30 октября 2010 г.
11. Бигелоу по-прежнему мыслит масштабно, The Space Review , 1 ноября 2010 г., по состоянию на 2 ноября 2010 г.
12. Фауст, Джефф (23 марта 2020 г.). «Bigelow Aerospace увольняет всю рабочую силу». Космические новости . Проверено 2 декабря 2023 г.
13. Трансатлантическое совместное предприятие стремится построить новую «международную» космическую станцию ​​ARSTechnica. Стивен Кларк. 3 августа 2023 г. По состоянию на 27 января 2024 г.
14. НАСА NAUTILUS-X: многоцелевой исследовательский корабль включает центрифугу, которая будет испытана на МКС. Архивировано 25 февраля 2011 г. на Wayback Machine , RLV и Space Transport News , 28 января 2011 г., по состоянию на 31 января 2011 г.
15. «LIFE Habitat (Большая интегрированная гибкая среда) | Космическая станция | Sierra Space» .
16. Сьерра-Невада добивается прогресса в создании надувной среды обитания LIFE для лунных и марсианских миссий.
17. Bigelow Aerospace — Коммерческие космические станции следующего поколения: BA 330. Архивировано 13 декабря 2010 г. в Wayback Machine , Bigelow Aerospace, 2010, по состоянию на 11 января 2011 г.

Внешние ссылки

• Идея лунной колонии НАСА
• Лунная среда обитания. Архивировано 22 декабря 2018 г. в Wayback Machine.
• Исследование надувной лунной среды обитания
• История НАСА относительно надувных космических сред обитания